Jaká je čistota křemene a jak měřit a zlepšovat čistotu křemene?

Čistota křemene se vztahuje k obsahu oxidu křemičitého (SiO2) vkřemen, obvykle vyjádřeno v procentech. Obsah SiO2 u vysoce čistého křemene je nad 99,95 %, zatímco obsah SiO2 v běžném křemenném písku je relativně nízký.

Metody měření čistoty křemene zahrnují použití rentgenové difrakce (XRD), emisní spektroskopie s indukčně vázaným plazmatem (ICP-MS), dvouúčelový mikroskop s transmisním/odraženým světlem, polarizační mikroskop, elektronová sonda, emise indukčně vázaného plazmatu spektroskopie (EPMA), laserová Ramanova spektroskopie (LRM) a mikro-mikro-termální stupeň a další analytické metody. Tyto metody mohou systematicky analyzovat stav výskytu pevných a tekutých vměstků v křemeni a distribuci příměsových prvků v mřížce pro přesné stanovení čistoty křemene.

Mezi metody pro zlepšení čistoty křemene patří především fyzikální třídění, chemické zpracování a tepelné zpracování. V procesu fyzikálního třídění mohou být nezávislé minerální nečistoty, zarostlé minerální nečistoty a inkluzní nečistoty v křemeni odstraněny magnetickou separací, flotací a jinými prostředky. Pokud jde o chemické ošetření, smíšené kyselé loužení, alkalické loužení a další metody lze použít k účinnému odstranění nečistot využitím rozdílů v rozpustnosti různých nečistotových minerálů za specifických podmínek. Tepelné zpracování, jako je vakuové pražení a kalcinace, je také důležitým prostředkem ke zlepšení čistoty křemene. Vysokoteplotní ošetření může změnit parametry křemenné základní buňky a podpořit těkání nebo transformaci určitých prvků nečistot, čímž se zlepší čistota křemene.

Například optimalizací kombinovaného čisticího procesu vakuového pražení a horkého tlakového loužení lze připravit křemen ultra vysoké čistoty s obsahem Si02 99,996 % hmotn. Kromě toho, použití vysokého bodu varu koncentrované kyseliny sírové pro normální tlak a vysokoteplotní kyselé loužení může také účinně zlepšit čistotu křemene a získat produkty z křemenného písku s obsahem SiO2 vyšším než 99,8 %.